[科普中国]-凝汽式汽轮机

简介

汽轮机最常用的凝汽器为表面式。冷却水排入冷却水池或冷却水塔降温后再循环使用。靠近江、河、湖泊的电厂，如水量充足，可将由凝汽器排出的冷却水直接排入江、河、湖泊，称为径流冷却方式。但这种方式可能对河流湖泊造成热污染。严重缺水地区的电厂，可采用空冷式凝汽器。但它结构庞大，金属材料消耗多，除列车电站外，一般电厂较少采用。老式电厂中，有的采用混合式凝汽器，汽轮机排汽与冷却水直接混合接触冷却。但因排汽凝结水被冷却水污染，需要处理后才能作为锅炉给水，已很少采用。

工作原理主要由汽轮机本体、凝结水泵、凝汽器和循环水泵等部分组成，是指蒸汽在汽轮机内做功之后进入凝汽器由气体冷却成为水，随后经凝结水泵送回锅炉。而在这当中，凝汽器起到了至关重要的作用，其主要目的是提高汽轮机的热效率，这是个运用蒸汽再冷却成为水的过程中，其体积会大幅度减小，使得剩下的空间变成真空，增大了蒸汽的理想焓。1

抽气器的作用是在汽轮机启动前，使汽轮机和凝汽器建立必要的真空，在凝汽式汽轮机运行中，及时地将空气及其他不凝结气体从凝汽设备中不断抽出，以保证凝汽器换热管换热效率，维持真空度。抽真空设备性能的好坏，直接决定了凝汽式汽轮机排汽压力的高低，进而影响了机组焓降的大小和耗汽量的高低 ；不同的抽真空方
式，会影响汽轮机组的设备投资成本、操作方式繁简和系统复杂程度，所以抽真空设备对凝汽式汽轮机而言是相当重要的。2

运行特性凝汽式汽轮机的排汽压力对运行经济性有明显影响。影响凝汽器真空度的主要因素是冷却水进口温度和冷却倍率。前者与电厂所在地区、季节及供水方式有关；后者表示冷却水设计流量与汽轮机排汽量之比。冷却倍率大，可获得较高真空度。但冷却倍率增大的同时增加了循环水泵的功耗和设备投资。一般表面式凝汽器的冷却倍率设计为60～120。 由于凝汽式汽轮机循环水的需要量很大，水源条件成为电厂选址的重要条件之一。

理想情况下表面式凝汽器的凝水温度应与排汽温度相同，被冷却水带走的热量仅为排汽的汽化潜热。但实际运行中，由于排汽流动阻力及非凝结气体的存在，导致凝结水温度低于排汽温度，两者的温差称为过冷却度。冷却水管布置不当，运行中凝结水位过高而浸泡冷却水管，均会加大过冷却度。正常情况过冷却度应不大于1～2℃。

机组功率降低凝汽式汽轮机的排汽压力，虽可提高热效率，但因排汽比容增大，汽轮机末级通流面积和叶片需要相应增大，这加大了制造成本，使加工困难。因此，最佳排汽压力需通过技术经济综合分析确定。一般凝汽式汽轮机排汽压力取为0.004～0.006兆帕。

汽轮机功率决定于蒸汽流量。凝汽式汽轮机可通过的最大流量决定于末级叶片长度。由于叶片越大，离心力越大，这使它受到材料强度的限制。末级叶片最大长度可达1000～1200毫米，叶片顶端最大允许圆周速度为550～650米/秒，单排汽口极限功率约为100～120兆瓦。低压缸采用分流式结构可提高单机功率。到80年代末，常规火电厂最大凝汽式单机功率，双轴机组为1300兆瓦，单轴机组为800兆瓦。

凝汽式机组设计为低转速（1500或1800转/分）时，可提高极限功率，但这又使汽轮机尺寸及材料消耗增加，因为汽轮机总重量与转速的三次方成反比。因此，除核电站为适应低参数、大流量特点，常采用低速汽轮机外，中国火力发电厂均采用3000转/分汽轮机。

故障解决凝汽式汽轮机在运行过程中，气缸由于铸造缺陷、受应力作用变形、隔板及汽封套或挂耳压板的膨胀间隙不合适、气缸密封剂杂质过多、螺栓紧力不足或紧固顺序不正确等原因，结合面常会出现变形、渗漏等现象，影响机组的安全运行。

凝汽****式汽轮机渗漏处理方法

针对气缸变形和泄漏的问题，首先要用长平尺和塞尺检查汽缸结合面的变形情况，再根据泄漏程度采取不同的解决方法：

1．汽缸变形较大或漏汽严重的结合面，采用研刮结合面的方法

如果上缸结合面变形在0.05mm范围内，以上缸结合面为基准面，在下缸结合面涂红丹或是压印蓝纸，根据痕迹研刮下缸。如果上缸的结合面变形量大，在上缸涂红丹，用大平尺研出痕迹，把上缸研平。

3．局部补焊或在气缸结合面喷涂刷镀

由于汽缸结合面被蒸汽冲刷或腐蚀出沟痕，选用适当的焊条把沟痕添平，用平板或平尺研出痕迹，研刮焊道和结合面在同一平面内。当汽缸结合面大面积漏汽，间隙在0.50mm左右时，为了减少研刮的工作量，可用涂镀的工艺。

4．结合面加垫的方法

如果结合面的局部间隙泄漏不是很大，可用80—100目的铜网经热处理使其硬度降低，然后剪成适当的形状，铺在结合面的漏汽处，再配以汽缸密封剂。

5．控制螺栓应力的方法

如果汽缸结合面的变形较小，而且很均匀，可在有间隙处更换新的螺栓，或是适当的加大螺栓的预紧力。按从中间向两边同时紧固，也就是从垂弧最大处或是受力变形最大的地方紧固螺栓。